El extraño y maravilloso mundo de la cría de estrellas de mar

Se necesita un poco de trabajo para que las estrellas quebradizas estén de humor para procrear en cautiverio. Necesitan estar bien alimentados, en total oscuridad y convencidos de que el mundo se acaba.

«Es como una guerra de desgaste», dice Augie Davis, estudiante de último año con honores en William & Mary. Davis acababa de terminar de pedalear una carretilla cargada con pequeños tazones de estrellas quebradizas alrededor del segundo piso del Centro de Ciencias Integradas de William & Mary. «Después de darles algunas vueltas, los volteamos boca abajo en sus tazones, pero se voltearon solos, así que tenemos que voltearlos boca abajo nuevamente y apagarles las luces. Es científico, pero también hay algunos Vudú involucrado».

Cada año, alrededor del Día de San Valentín, el laboratorio dirigido por el biólogo de W&M, Jon Allen, hace de casamentero de estrellas de mar imitando a la naturaleza de maneras inteligentes para estudiar el increíble ciclo de vida de los animales.

La investigación en Allen Lab se centra en las historias de vida de los invertebrados marinos. Los estudiantes, tanto de pregrado como de posgrado, estudian la ecología y la evolución de las etapas larvales de diversos organismos, incluidos erizos de mar, caracoles, platelmintos, estrellas de mar y, en raras ocasiones, estrellas de mar.

Allen explicó que las estrellas frágiles son difíciles de encontrar para los investigadores. Los animales son muy abundantes en las profundidades del mar, pero son raros y crípticos cerca de las costas, evitando la luz y viviendo bajo las rocas con solo las puntas de sus frágiles brazos expuestas. Con un poco de suerte, los esfuerzos de Davis para establecer el estado de ánimo darían como resultado bebés estrellas quebradizas para que el laboratorio las estudie.

«Depende de cómo quieras antropomorfizarlo», dijo Allen. «O los estás cansando y convenciendo de que el mundo se va a acabar, por lo que deberían engendrar, o de alguna manera los estás encendiendo, porque tal vez les gusta ese tipo de cosas».

Una cosa que manifiestamente no enciende a los brittlestars son otros brittlestars. En la naturaleza, las estrellas de mar macho y hembra rara vez interactúan, explicó Allen. Pero si bien no hay estrellas quebradizas que se encuentren con lindos, todavía hay un intrincado proceso de reproducción que tiene lugar justo debajo de la superficie del agua.

«En la naturaleza, las estrellas de mar y las estrellas de mar simplemente arrojan sus óvulos y esperma al agua, por lo que mamá y papá ni siquiera se ven», dijo Allen. «Son sus gametos, el esperma y los óvulos, los que se divierten».

Allen explicó que existe un sistema de comunicación muy íntimo entre los óvulos de las estrellas de mar y el esperma. Los óvulos están muy sintonizados con ciertas cualidades del esperma, especialmente una proteína específica de la especie llamada bindina, y son selectivos en su elección de qué esperma puede ingresar al citoplasma del óvulo. Los espermatozoides son igual de selectivos, solo nadan activamente si el óvulo coincide exactamente y siguen un rastro de sustancias químicas depositadas por los óvulos maduros.

«Eso es lo que me fascina de estos animales», dijo Allen. «Existe toda esta ecología química, todo un mundo de fertilización y selección, y los padres ni siquiera están involucrados».

Agregó que las variaciones en la temperatura del agua y la corriente impulsadas por el cambio climático podrían tener el potencial de cambiar los resultados de la población de una especie cuya supervivencia depende literalmente de seguir la corriente.

Por ejemplo, el Brittlestar es una especie ártica, lo que significa que los animales entran en condiciones de desove cuando el agua es relativamente cálida para ellos, alrededor de mediados de febrero. La estrella de mar hembra toma señales de ciertos cambios en su entorno, como la temperatura del agua, que le permiten saber que es hora de comenzar a liberar huevos. Y aunque el macho y la hembra nunca se encuentran, las estrellas quebradizas todavía tienen una forma de baile de apareamiento.

«Cuando hacen lo suyo, se levantan en cinco patas y tuercen el centro hacia adelante y hacia atrás», dijo Allen, describiendo el movimiento que hacen las estrellas de mar macho y hembra cuando liberan gametos. «Se paran sobre sus piernas para superar lo que se llama la capa límite, donde el agua no se mueve hacia donde el agua se mueve. Luego se retuercen y arrojan óvulos y esperma de sus axilas».

En las estrellas de mar y las estrellas de mar, las matemáticas van en contra de la supervivencia de casi todos los animales producidos durante un evento de desove, explicó Allen. Imagine una población estable de estrellas de mar, en la que mamá y papá produzcan suficiente descendencia para reemplazarse a sí mismos a lo largo de su vida. En una especie de cuerpo grande, como algunas de las estrellas de mar de la costa oeste en las que trabaja Allen, una hembra reproductiva podría producir 50 millones de huevos por año. Esa misma hembra puede vivir durante décadas, y si es reproductiva a ese nivel durante 20 años, produciría mil millones de huevos en su vida, de los cuales solo dos sobreviven en promedio.

«Eso significa que cada estrella de mar adulta que encontramos es casi literalmente un evento en un billón», dijo Allen.

Si bien existe la presión para una temporada de desove exitosa, Allen se apresura a agregar advertencias a cualquier analogía con el romance en el filo Echinodermata (brittlestars, estrellas de mar, erizos de mar, etc.). Las criaturas no tienen cerebro ni sistema nervioso central. Tienen miles de ojos que se ha descubierto que son sensibles a la luz, pero las estrellas de mar no tienen un sistema sofisticado para procesar estímulos visuales.

«Bueno, probablemente podamos descartar el amor a primera vista», bromeó Allen. «Porque el jurado aún está deliberando sobre si estos animales pueden siquiera ver».

Al final, el romance de Brittlestar tuvo éxito en Allen Lab, con múltiples animales desovando en el transcurso de dos días y noches. Cada hembra reproductiva produjo decenas de miles de óvulos, por lo que Allen y sus estudiantes tendrán más que suficientes bebés frágiles para trabajar en su investigación. Usarán los animales recién producidos para estudiar cómo las señales ambientales, como los cambios en la temperatura y la salinidad, afectan la clonación durante la etapa larval. Cada estrella de mar larvaria tiene la capacidad de producir asexualmente clones genéticamente idénticos de sí misma. Comprender ese proceso es el enfoque del trabajo más reciente del laboratorio.

Si bien los bebés quebradizos marcan una temporada de desove exitosa para una especie, otro de los intentos de desove del laboratorio fue menos exitoso. Mientras Davis revolcaba y volteaba estrellas quebradizas, un equipo de estudiantes universitarios (Caroline Vanduzer ’23, Alexis Reece ’22 y Nhu-Lan Pho ’25) utilizó un método de inducción química más científico para generar Asterias forbesi, una especie de estrella de mar nativa del costa este y se encuentra a lo largo de las playas de Virginia. Los estudiantes inyectaron a seis estrellas de mar macho y seis hembras una hormona que ha demostrado estimular el desove.

El objetivo era mezclar los gametos y estudiar las estrellas de mar en etapa larval resultantes, quienes, como descubrió accidentalmente un estudiante de laboratorio anterior, se canibalizan entre sí en una elaborada exhibición darwiniana de tamaño micro. Desafortunadamente para los investigadores de este año, la estrella de mar hembra no respondió a la hormona y se aferró a sus huevos.

«Esos eran los amantes desafortunados», se rió Allen. «Hicimos todos los movimientos correctos del romance, si queremos llamarlo así, pero el destino se interpuso. Por supuesto, en última instancia, nuestro objetivo era descubrir por qué se comen entre sí, así que seamos sinceros sobre la ciencia aquí». A veces, en la naturaleza, se vuelve un poco loco».